题目内容
甲烷是一种重要的基础化工原料，不仅可制备多种重要有机产品，还可用于环境保护．请回答下列问题：（1）用甲烷催化还原氮的氧化物可消除氮氧化物的污染．已知：
反应过程（2）是 反应（填“放热”或“吸热”），甲烷还原NO2生成H2O（g）、N2和CO2时的热化学方程式是 ．
（2）工厂利用甲烷与氯气的反应原理制取氯甲烷，为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过下列反应：
CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），使CCl4转化为重要的化工原料氯仿（CHCl3）（不考虑副反应）．
在固定容积为2L的密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据：
| 实验 序号 | 温度℃ | 初始n（CCl4） （mol） | 初始n（H2） （mol） | 平衡时n（CHCl3） （mol） |
| 1 | 110 | 0.8 | 1.2 | |
| 2 | 110 | 2 | 2 | 1 |
| 3 | 100 | 1 | 1 | 0.6 |
③判断该反应的正反应是 （填“放热”或“吸热”），理由是 ．
④为提高实验3中CCl4的转化率，可采取的措施是 ．
a．使用高效催化剂 b．向容器中再投入1mol CCl4和1mol H2
c．温度升高到200℃d．向容器中再投入1mol HCl e．向容器中再投入1mol H2．
【答案】分析：（1）根据反应物和生成物总能量的相对大小来判断；根据反应过程（1）、反应过程（2）写出对应的热化学方程式，利用盖斯定律来解；
（2）①先根据平衡三部曲计算出各物质的平衡浓度，再根据平衡常数的公式计算；
②先根据①的平衡常数利用平衡三部曲计算出各物质的平衡浓度，再根据转化率的公式计算；
③根据不同温度下的平衡常数来判断；
④根据外界条件对化学平衡的影响来解答．
解答：解：（1）反应物总能量小于生成物总能量，所以反应吸热，故答案为：吸热；
反应过程（1）的热化学方程式：CH4（g）+4NO2（g）=CO2（g）+4NO（g）+2H2O（g）△H=-574kJ/mol ①，
反应过程（2）的热化学方程式：CH4（g）+4NO（g）=CO2（g）+2N2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ/mol ②，
①+②得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+2N2（g）+4H2O（g）△H=-1734 kJ/mol，
故答案为：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+2N2（g）+4H2O（g）△H=-1734 kJ/mol；
（2）①CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1 1 0 0
反应（mol/L ） 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡（mol/L） 0.5 0.5 0.5 0.5
则平衡常数为
=1，故答案为：1；
②CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.4 0.6 0 0
反应（mol/L ） a a a a
平衡（mol/L） 0.4-a 0.6-a a a
则平衡常数为
=1，所以a=0.24，则CCl4的转化率为
×100%=60%，故答案为：60%；
③CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.5 0.5 0 0
反应（mol/L ） 0.3 0.3 0.3 0.3
平衡（mol/L） 0.2 0.2 0.3 0.3
则平衡常数为
=2.25，
因温度升高，平衡常数减小，说明化学平衡逆向移动；所以正反应放热，
故答案为：放热；温度为100℃时，K=2.25，大于110℃时的平衡常数，所以该反应为放热反应；
④a．使用高效催化剂，平衡不移动，CCl4的转化率不变，故a错误；
b．向容器中再投入1mol CCl4和1molH2，根据等效平衡，化学平衡不移动，CCl4的转化率不变，故b错误；
c．温度升高到200℃，平衡逆向移动，CCl4的转化率减小，故c错误；
d．向容器中再投入1molHCl，平衡逆向移动，CCl4的转化率减小，故d错误；
e．向容器中再投入1molH2，平衡正向移动，CCl4的转化率增大，故e错误；
故选：e．
点评：本题主要考查了热化学方程式、化学平衡常数、转化率、化学平衡移动，难度不大．
（2）①先根据平衡三部曲计算出各物质的平衡浓度，再根据平衡常数的公式计算；
②先根据①的平衡常数利用平衡三部曲计算出各物质的平衡浓度，再根据转化率的公式计算；
③根据不同温度下的平衡常数来判断；
④根据外界条件对化学平衡的影响来解答．
解答：解：（1）反应物总能量小于生成物总能量，所以反应吸热，故答案为：吸热；
反应过程（1）的热化学方程式：CH4（g）+4NO2（g）=CO2（g）+4NO（g）+2H2O（g）△H=-574kJ/mol ①，
反应过程（2）的热化学方程式：CH4（g）+4NO（g）=CO2（g）+2N2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ/mol ②，
①+②得：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+2N2（g）+4H2O（g）△H=-1734 kJ/mol，
故答案为：2CH4（g）+4NO2（g）=2CO2（g）+2N2（g）+4H2O（g）△H=-1734 kJ/mol；
（2）①CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1 1 0 0
反应（mol/L ） 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡（mol/L） 0.5 0.5 0.5 0.5
则平衡常数为
=1，故答案为：1； ②CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.4 0.6 0 0
反应（mol/L ） a a a a
平衡（mol/L） 0.4-a 0.6-a a a
则平衡常数为
=1，所以a=0.24，则CCl4的转化率为×100%=60%，故答案为：60%； ③CCl4（g）+H2（g）?CHCl3（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.5 0.5 0 0
反应（mol/L ） 0.3 0.3 0.3 0.3
平衡（mol/L） 0.2 0.2 0.3 0.3
则平衡常数为
=2.25，因温度升高，平衡常数减小，说明化学平衡逆向移动；所以正反应放热，
故答案为：放热；温度为100℃时，K=2.25，大于110℃时的平衡常数，所以该反应为放热反应；
④a．使用高效催化剂，平衡不移动，CCl4的转化率不变，故a错误；
b．向容器中再投入1mol CCl4和1molH2，根据等效平衡，化学平衡不移动，CCl4的转化率不变，故b错误；
c．温度升高到200℃，平衡逆向移动，CCl4的转化率减小，故c错误；
d．向容器中再投入1molHCl，平衡逆向移动，CCl4的转化率减小，故d错误；
e．向容器中再投入1molH2，平衡正向移动，CCl4的转化率增大，故e错误；
故选：e．
点评：本题主要考查了热化学方程式、化学平衡常数、转化率、化学平衡移动，难度不大．
练习册系列答案
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CHCl3(g)＋HCl(g)，
